选择性可控电磁屏蔽的制作方法

专利名称：选择性可控电磁屏蔽的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁屏蔽，并且更特别地涉及用于提供对电磁屏蔽的选择性控制的系统和方法。
背景技术：
近年来，在商业和住宅背景下实现无线功率传输系统的努力已广泛增加。无线电力系统提供了用于大范围电动设备的消除电源/充电线的前景，所述电动设备不仅包括手持式电子装置，诸如蜂窝电话、媒体播放器、无线耳机和个人数字助理，而且包括较高功率设备，诸如器械、工具和电动车辆。有效的感应功率传输已变成增加科学兴趣的领域，因为其能够解决与传统有线或接触式功率传输相关联的某些问题。这些包括但不限于在如水下和地下应用的地方中的腐蚀、机械摩擦、混乱和不切实际。通过全部用高级功率电子装置实现的电磁感应、电路频率谐振的最优化，此无线能量传输得以改善。此技术的组成部分中的一个是入射电磁场到精确位置的精确输送，在那里其被转换成功率而不将这些场低效地广播到周围区域中。感应无线功率传输系统在不需要有线或任何直接电接触的情况下使用电磁场来将功率从电源传输到远程设备。给定电磁场的性质的情况下，许多常规无线电力系统利用无线电源与远程设备之间的相对紧密对准来提供改善的性能。这已导致无线功率传输系统的开发，其中，将远程设备放置在特定位置上或与特定位置相距相对小的距离内。例如，已知在无线电源(例如初级设备)中和远程设备(例如次级设备)中使用并行平面螺旋线圈，其在功率传输期间以面对面关系同心地对准。在这些类型的系统中，初级设备和次级设备通常具有类似尺寸。在某些已知解决方案中，无线电源在外壳或坞(dock)中，具有迫使便携式设备被放置在特定目标位置上和特定取向上的特征表面。虽然提供了有效的功率传输，但这些类型的系统缺少在某些应用中可能期望的期望量的位置自由度。虽然消除电源/充电线本身是显著且有意义的优点，但是如果减少或消除了对无线电源与远程设备之间的紧密对准的需要，则无线功率传输可能甚至更有吸引力。从用户角度出发，可能期望能够将便携式设备放置在充电表面的边界内的随机位置上和随机取向上。如果目标区域基本上大于次级设备，因此允许来自特定放置和取向的自由度，则对于用户而言可能是甚至更加期望的。带着这个想法，已经开发了许多无线功率传输系统以提供在远程设备与无线功率传输源对准方面的增加的空间自由度。例如，已知使用大初级线圈来向位于大初级线圈的直径内的一个或多个较小次级线圈发送功率。虽然提供了增加的空间自由度，但大初级线圈可能增加杂散电磁场并使寄生损耗显著增加。利用充电表面内的大线圈，线圈可能在整个充电表面上发射杂散电磁场。杂散电磁场可以与放置在充电表面上的一个或多个远程设备内的金属以及可能放置在充分接近于无线电源之内的其他金属物体相交互。例如，杂散电磁场可以促使远程设备内的金属加热，从而将远程设备加热。作为另一示例，杂散电磁场可以将接近于无线电源放置的钥匙、硬币或其他金属物体加热。为了提供对杂散电磁场的影响的某些限制，电源和/或远程设备可以具有能够指引电磁场的形状的附加磁通量引导材料。这些材料可以被布置成帮助在有或没有远程设备的情况下限制场影响金属。作为示例，可以将通量引导材料放置在线圈与电池或印刷电路板之间，以减少/消除磁场对电池或印刷电路板的影响。用于提供增加的空间自由度的另一常规选项是通过使用感应线圈，其在充电表面后面、下面或上面移动以与便携式设备自对准。在这些解决方案中，线圈可以通过磁吸引自动地或通过电动化机构或通过手动调整或机制进行移动。这些类型的系统可能包括相对复杂的机械和/或机电系统，其可能显著地增加成本并产生可靠性问题。例如，机械组件涉及移动部分趋向于比纯电子系统更可能失效。基于磁吸引的系统可能具有将随吸引磁体的强度和移动初级设备所需的力的量而变化的有限移动范围。除成本和可靠性问题之外，电动化系统要求用于初级设备移动至适当位置中的时间。手动调整的系统要求人的干预，并且因此可能不如其将在如果可以将远程设备随机地放置在大的区域内并遗忘的情况下那样方便。在其他常规系统中，通过使用在充电表面后面、下面或上面的线圈阵列，实现了位置自由度。这些阵列可以包括固定、离散充电位置，诸如具有被布置成允许多个设备并排地充电的两个或多个初级线圈的充电板。在阵列的其他实施例中，可以存在多层线圈，其以允许次级设备在充电器上的较不离散定位的方式进行重叠。阵列型系统要求多个线圈，并且因此可能实现起来更加昂贵。其还可能涉及相对复杂的控制，诸如附加电子硬件，以便确定阵列中的哪个或哪些线圈将进行激励，并选择性地将该线圈切换至适当的配置以向远程设备提供功率。要满足针对方便的便携式设备的日益增加的消费者需求的需要是探索紧密耦合的感应功率传输的潜力的强大推动力。在各种出版物中已经详细地描述了这种技术的基本概念。然而，要相信的是针对用于感应功率传输的磁通量的精确输送的问题的讨论还是不足的，在大多数传输板中情况都是这样。可以将某些问题描述为空间自由度的问题(也就是说，能够在功率传输表面或发射板上的不同位置处接收功率)以及电磁场广播的问题(也就是说，保证磁通量基本上局限于通量接收系统且不会明显地传输至环境中)。给定干扰、寄生加热和规章性排放限制的挑战的情况下，这些是对于该技术而言具有某种重要性的领域。传统上已使用功率电子装置在不活动时段期间关闭传输来解决电磁场广播的此问题，但是即使这种技术也具有由于通信电路的存在而被广播的残余功率。此外，包括单线圈传输系统的此类技术一般仅适用于小表面面积传输板，其不会同时对多个设备供电。在宽表面面积充电系统(输送功率到多个远程设备)的情况下，在解决多接收机传输的文献中都尚未在很大程度上讨论场广播挑战。这是因为由于一个远程设备的去除而关闭特定位置处的电路将剥夺另一远程设备的功率。相反，如果电子算法在多个设备正在被充电时不包括一个位置处的系统的关闭，则可能发生到周围环境中的磁场广播的情况，具有其不利影响。

发明内容
本发明提供了一种选择性可控电磁屏蔽。在一个实施例中，本发明提供了一种电磁屏蔽和用于在屏蔽中选择性地生成孔的机构。用于在屏蔽中选择性地生成孔的机构可以是磁场源，其生成具有基本上使屏蔽的全部或一部分饱和的足够强度的磁场，从而本质上暂时去除其屏蔽性质。例如，可以使用永磁体或DC电磁体来选择性地使屏蔽饱和。在其未饱和状态下，磁屏蔽具有高磁导率，使得其将电磁场吸引到其本身中并充当用于磁场的通量路径。实际上，该屏蔽指引大部分磁场流过屏蔽，使得从屏蔽的一侧通过至另一侧的场的量显著降低。一旦饱和(在存在外部磁场的情况下)，基本上降低了屏蔽的磁导率，使得磁场线不再以相同的程度被吸引到屏蔽中。结果，一旦饱和，则降低了饱和区域中的屏蔽的有效性，并且基本上更大量的电磁场可以流过被磁体饱和的区域中的屏蔽或在其周围流动。在一个实施例中，可以使用局部化饱和来提供屏蔽中的区域化孔。例如，当期望电磁场在所选区域内很大程度上穿透时，仅使屏蔽的一部分饱和可能是有益的。可以将本发明结合到无线电力系统中，以使得无线电源能够通过屏蔽材料向远程设备发送功率。可以在初级设备与次级设备之间布置一层屏蔽材料以引导由初级设备产生的磁场。当未饱和时，屏蔽将大部分磁场吸引到其本身中，提供用于场线返回至初级设备的路径。可以通过向材料或材料的区域施加磁场以改变材料的磁导率来选择性地使屏蔽材料饱和，使得在饱和区域中，场线不再被保持在屏蔽材料内。而是，磁场在很大程度上能够自由地从无线电源流动至饱和区域中的远程设备。在一个实施例中，远程设备包括一个或多个磁体，诸如永磁体，其在被放置在无线电源的充电表面上时使接近于该一个或多个磁体的屏蔽材料饱和以产生孔，以允许磁场穿过屏蔽材料至远程设备。可以选择一个或多个磁体并放置在远程设备内以打开适当尺寸和位置的孔，以允许磁场传递至远程设备的次级设备，同时继续将杂散场限制在屏蔽的其他区域中。例如，可以选择一个或多个磁体的数目、尺寸、形状和材料性质以控制孔的特性。在一个实施例中，存在具有使屏蔽材料饱和的足够强度的一个或多个永磁体。在另一实施例中，磁体是一个或多个DC电磁体，其能够被选择性地开启以在期望时选择性地使屏蔽材料饱和。在一个实施例中，无线电源包括一个或多个电磁体，其能够被选择性地启用以在期望时在屏蔽中产生一个或多个孔。在一个实施例中，所述一个或多个电磁体是DC电磁体。无线电源可以具有用于确定远程设备在何时以及何处被放置在充电表面上的电路。其还可以包括用于激活一个或多个适当DC电磁体以允许磁场与一个或多个远程设备有效地耦合，同时在很大程度上在充电表面的其他区域中包含电磁场的电路。例如，无线电源可以启用邻近于放置在充电表面上的远程设备的位置的一个或多个DC电磁体，以仅在远程设备的位置处打开通过屏蔽孔。在一个实施例中，可以与补充屏蔽相组合地使用选择性可控磁屏蔽。在一个实施例中，无线电源包括邻近于与充电表面相对的初级设备布置的补充屏蔽。补充屏蔽可以例如帮助限制磁场到无线电源的电子装置和到在无线电源外面的有损材料的流动。可以将补充屏蔽如此设置，使得其不被用来在选择性可控磁屏蔽中打开孔的磁场所饱和。此配置可以由组件内的屏蔽的材料选择、材料厚度、几何放置及其他因素来实现。结果，补充屏蔽可以继续是有效屏蔽，即使当已经打开孔时。类似地，远程设备可以包括补充屏蔽，其可以被布置在远程设备的次级设备与电子装置之间。补充屏蔽可以帮助限制磁场到远程设备的电子装置和到远程设备外面的元件的流动。可以将远程设备的补充屏蔽如此配置，使得其不被用来在选择性可控磁屏蔽中打开孔的磁场所饱和。此配置可以由组件内的屏蔽的材料选择、材料厚度、几何放置及其他因素来实现。结果，远程设备的补充屏蔽可以继续是有效屏蔽，即使当已经打开孔时。在一个实施例中，无线电源包括被磁屏蔽覆盖的大椭圆形线圈。在本实施例中，可以在沿着椭圆形线圈的本质上任何位置处放置一个或多个远程设备，并且可以在那些选择位置处使屏蔽饱和，以允许由初级线圈生成的磁场更容易地穿透屏蔽以与远程设备中的次级线圈耦合。例如，每个远程设备可以承载具有使磁屏蔽的适当区域饱和的足够强度的磁体，诸如永磁体。作为另一示例，无线电源可以包括多个电磁体，例如沿着初级线圈的长度布置的DC电磁体。可以将一个或多个适当的电磁体激活以在邻近于一个或多个远程设备的屏蔽中打开孔，同时，屏蔽的未饱和区域继续在很大程度上包含磁场的流动。在一个实施例中，无线电源包括被磁屏蔽覆盖的初级线圈阵列。在本实施例中，可以将一个或多个远程设备放置在线圈阵列上的本质上任何位置处。无线电源可以同时地对所有线圈供电，或者可以将其配置成仅对邻近于放置在阵列上的远程设备的那个线圈(或那些线圈)供电。可以邻近于每个远程设备使屏蔽饱和，以允许由一个或多个底层初级线圈生成的磁场与远程设备中的次级线圈有效地耦合。例如，每个远程设备可以承载具有使屏蔽的区域饱和的足够强度的磁体，例如永磁体。作为另一示例，无线电源可以包括在初级线圈阵列内或邻近于初级线圈阵列布置的多个电磁体，诸如DC电磁体(例如，与每个线圈相关联的一个或多个电磁体)。可以将一个或多个适当的电磁体激活以在邻近于一个或多个远程设备的屏蔽中打开一个或多个孔。本发明可以在多种多样的应用中使用，包括涉及向消费者电子设备、计算机、耳机、电气器械、电动工具、车辆(例如客用、商用和军用车辆)和军用设备发送诸如无线功率和无线通信的电磁场的应用。在无线功率传输的情境中，本发明可以被用来提供具有用于在功率传输/充电期间放置远程设备的大范围位置自由度的大充电表面。例如，可以使用选择性可控屏蔽来在宽表面上集中并进行控制磁场传输，诸如感应无线功率传输。通过在充电器表面中具有选择性磁孔，可以使用单个较大初级线圈来在限制寄生损耗的同时向一个或多个次级线圈进行发送。结合了局部化饱和的实施例将很大程度上包含磁场，除非是在预期的地方(例如，其中屏蔽已经被充分地饱和的区域)。结合了局部化饱和的实施例的一个益处是其允许远离孔而放置在充电表面上的有损耗项目不会实质上影响寄生损耗，如其通常将在标准板或场区域的情况下那样。在将选择性可控屏蔽与补充屏蔽组合的实施例中，本发明提供在允许在期望允许磁场穿透的时间和位置选择性地打开屏蔽中的窗口的同时完全屏蔽设备(或设备的一部分)的能力。如可以认识到的，在某些实施例中，本发明可以提供一种机制，其中，通过使用屏蔽的选择性饱和(例如磁性铁氧体磁导)来允许基本上仅在其中被接收机(例如次级线圈)需要的一个或多个特定位置处的功率传输(例如，发射机板上的区域)，可以在有效地传输功率的同时处理和控制主要关注问题中的两个一空间自由度和磁场广播。该屏蔽既可以通过使多余通量免于被广播到周围环境中来充当通量屏蔽，又可以充当磁导以限制通量泄漏并增加功率传输效率。通过参考当前实施例和附图的描述，将更全面地理解和认识到本发明的这些及其他目的、优点和特征。在详细地解释本发明的实施例之前，要理解的是本发明不限于在以下描述中阐述或在附图中图示出的部件的操作细节或构造和布置细节。可以在各种其他实施例中实现本发明，并且可以以在本文中未明确公开的替换方式来实践或执行本发明。而且，应理解的是在本文中使用的短语和术语是出于描述的目的，并且不应将其视为限制性的。“包括”和“包含”及其变体的使用意图涵盖在其后面列出的项目及其等价物以及附加项目及其等价物。此外，可以在各种实施例的描述中使用列举。除非另外明确地陈述，否则不应将列举的使用理解为使本发明局限于部件的任何特定顺序或数目。也不应将列举的使用理解为从本发明的范围排除可能与所列举步骤或部件组合或组合到其中的任何附加步骤或部件。


图1是根据本发明的实施例的无线电源系统的方框图。图2是图1的无线电源系统的一部分的底部透视图。图3是图1的无线电源系统的一部分的顶部透视图。图4是隐藏的次级部件被突出显示的图1的无线电源系统的一部分的顶部透视图。图5是隐藏的初级线圈被突出显示的图1的无线电源系统的一部分的顶部透视图。图6是图1的无线电源系统的一部分的侧视图。图7是提供磁屏蔽存在和不存在的情况下的磁场的比较的一般表示。图8是示出了初级补充通量集中器和中间屏蔽对由初级线圈产生的磁通线具有的影响的表示视图。图9是类似于图7的一般表示，提供相对于未饱和磁屏蔽和具有饱和区域的磁屏蔽的磁场的比较。图10是便携式设备中的永磁体对中间屏蔽具有的影响的表示，该中间屏蔽允许由初级线圈产生的磁通线穿过。图11是如果不存在中间屏蔽的情况下的磁通线的表示。图12是示出用于各种铁磁材料的磁化曲线的图表。图13是示出响应于用于材料的磁化力中的变化的通量密度中的改变的示例性图表。图14A示出了在一组实验室测试中使用的初级线圈。图14B示出了在实验室测试中使用的次级线圈。图15示出了用于中间屏蔽的在一组实验室测试中考虑的材料的表格。图16A — H示出了在一组实验室测试中使用的永磁体的各种配置。图17A — F示出了描述通过由一个或多个永磁体打开的孔的区域化功率传输的测试数据。图18A — B是将打开的孔与闭合表面相比较的功率传输和效率的概要。图19是本发明的替换实施例的方框图。图20是图19的替换实施例的无线电源的一部分的顶部透视图。图21是图19的替换实施例的无线电源的一部分的剖视透视图。图22包括初级线圈阵列的替换实施例的透视图。图23是图22的替换实施例的侧面立视图。图24是在远程设备中具有中间屏蔽的替换实施例的方框图。
图25是其中无线电源和远程设备包括谐振线圈的替换实施例的方框图。图26是在远程设备中包括具有磁体的椭圆形初级线圈的替换实施例的表示视图。图27是在无线电源中包括椭圆形初级线圈和电磁体的替换实施例的表示视图。图28是其中无线电源和远程设备包括谐振线圈的替换实施例的方框图。图29A —B是无线电源的表不视图。图30A — B是无线电源的表示视图。
具体实施例方式在图1中示出了结合了本发明的实施例的无线电源系统。无线电源系统10—般包括无线电源12和远程设备14。本实施例的无线电源12包括初级线圈16、初级驱动器18和中间磁屏蔽20。在使用中，初级驱动器18向初级线圈16施加交变信号以产生磁场。本实施例的远程设备14包括电子负载22、次级线圈24和永磁体26。当存在适当磁场时，在次级线圈24中感生电流来为电子负载22提供功率。该感生功率可以被用来对远程设备14充电和/或直接对远程设备14供电。所图示的中间屏蔽20是能够被磁场选择性饱和以在屏蔽中提供孔的磁屏蔽。在未饱和状态下，中间屏蔽20具有高磁导率，并且因此将大部分磁场吸引到其本身中，提供用于场线的路径。在此状态下，中间屏蔽20显著地减少穿过中间屏蔽20的磁场的量，在那里，其可能到达远程设备14或组成杂散磁场。当饱和时，屏蔽20的受影响区域将具有充分减小的磁导率，并且因此将把显著更少的电磁场线吸引到其本身中。这允许磁场在饱和区域中很大程度上穿过磁屏蔽或来自磁屏蔽以与远程设备有效地耦合。因而，本发明提供了一种中间屏蔽，其在无线功率传输的情境中，能够特别地被用来通过选择性地限制仅在其中期望磁场流动至远程设备的区域中的屏蔽有效性来限制杂散磁场并减少损耗。出于公开的目的，主要在特定无线电源和特定远程设备的情境中描述本发明。然而，本发明不限于与无线电源系统一起使用一更不用说本文所述的特定无线电源和远程设备。相反，可以将本发明结合到可能受益于选择性可控磁屏蔽的本质上任何应用中。诸如“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“上面”、“下面”、“内”、“向内”、“外”和“向外”的方向术语被用来辅助基于在图示中示出的实施例的取向来描述本发明。方向术语的使用意图促进公开，并且不应将其解释为使本发明局限于所图示的一个或多个取向。本发明涉及电磁屏蔽(有时简称为“磁”屏蔽)的使用。图7示出了可以如何使用磁屏蔽来提供用于磁场的场线的流动路径。左图提供了线圈周围的场线形状的一般表示，电流正流过该线圈以生成磁场。右图包括类似表示，其包括在线圈之上的磁屏蔽。此图提供了磁屏蔽如何将场线吸引到其本身中并充当用于大部分磁通量的引导的表示。此图还示出了并不是所有场线都将被包含在屏蔽材料内。通过提供用于通量的流动路径，屏蔽可以显著地减少传递到屏蔽之上的区域中的磁场的量。已经证明适合于用作本发明中的磁屏蔽的一些材料包括某些软磁材料。软磁材料是在不存在外部磁场的情况下能够被磁化但不会趋向于被杂散磁化的那些材料。这些材料由起到如微小永磁体一样的作用的称为磁域的微观区域组成。在向材料施加外部磁场之前，该域在随机方向上定向。其微小磁场指向随机方向，并且相互抵消，因此材料不具有总体净磁场。当向材料施加外部磁化场H时,其穿透材料并使该域对准,促使其微小磁场转动且平行于外场对准，加在一起而产生从材料延伸出的大磁场。这称为磁化。外部磁场越强，该域越对准。当足够大的数目的域成一直线，使得施加的场中的进一步增加不会引起域的大量进一步对准时，发生饱和。本讨论提出了简化的说明；在铁磁体教科书中和其他地方可以找到更完整的解释。良好的磁芯材料(例如意图提供用于磁通量的路径的材料)应具有高磁导率。材料的有效磁导率通常随施加的磁场而变化，在施加的场接近饱和通量密度时减小。图12示出了九个铁磁材料的磁化曲线。这些曲线示出了以下各项的磁化曲线:1、钢片，2、硅钢，3、铸钢，4、钨钢，5、磁钢，6、铸铁，7、镍，8、钴和9、磁铁矿。曲线示出磁场强度(H)与磁通量密度(B)之间的关系。因此，这些曲线示出了响应于不同强度的磁场在材料中的得到的磁通量。磁场强度与通量密度之间的关系一般是非线性的，并且可以沿着曲线显著地变化。在增加的磁场强度接近材料的饱和时，曲线变得越来越平，表示磁场强度上的增加将导致通量密度上的仅有限的增加或不再进一步增加。任何给定点处的曲线的斜率表示该特定磁场强度下的材料的磁导率。图12中所示的值是近似的，并且仅在所示的磁场下有效。此外，其是针对零频率给出的；实际上，磁导率一般是频率的函数。当考虑频率时，磁导率可能是复杂的，对应于同相和异相响应。注意到，磁性常数μ O具有以SI为单位的精确值(亦即，不存在其值方面的不确定性)，因为安培的定义将其值精确地固定于4 Ji X 10 7 H/m。被认为具有最高已知磁导率的材料是具有1，000，000的高频退火磁导率(最大DC磁导率(μ))的Metglas磁性合金2714Α (基于钴)(参见图12中的曲线9)。氢退火(纯铁一Ν5级)可以具有160，000 (μ)的磁导率，但是非常昂贵。图12中所示的曲线是略微不完整的，因为其一般表示可以在磁场强度增加时发生的通量密度上的改变。在大多数软磁材料的情况下，曲线将在磁场强度通过同一组值减小时遵循略有不同的线。这是一般称为“磁滞”的现象的结果。图13示出了表示典型软磁材料的磁滞曲线的图表。此图表类似于图12，因为其沿X轴示出了磁化力并沿y轴示出了通量密度。区域A和B已被添加到图13以提供向系统添加磁化力的影响的表示。区域A表示用于其中磁化力从区域A的最左边缘到区域A的最右边缘变化的系统的范围。如所示，曲线的斜率(例如，材料的磁导率)在整个此范围内保持较高。区域B表示该相同系统被置于附加磁化力的影响下时该相同系统的操作范围。例如，当特定值的永磁体被定位为影响该材料时，其使操作范围在沿着磁滞曲线向上的方向上偏置。如果被偏置到材料接近于饱和(如此图示中所示)的程度，则曲线的斜率(例如材料的磁导率)变得相对平坦。该屏蔽作为材料特性的高磁导率(无饱和)区域中的磁导是最有效的，但是随着偏置增加，操作点通过永磁体DC场与发射机AC场的相加而被推至低磁导率(高饱和度)的区域。由于发射机通量而引起的屏蔽的操作点因此移动至低饱和区(区域B)中。在本实施例中，材料特性是如此的，使得其具有足够的矫顽磁力而能够在不饱和的情况下包含发射机生成的通量，但是具有足够尖锐的拐点，使得DC阈值通量能够使其移动至高饱和度的区域(例如区域B)中。电磁屏蔽可以由提供符合本发明原理的性质的本质上任何材料制造。一般地，期望屏蔽具有高磁导率、低饱和度和低传导率。更具体地，期望屏蔽材料具有基本上高于自由空间的磁导率。虽然磁导率的具体程度从应用到应用可以不同，但在典型应用中，可能期望屏蔽材料具有为自由空间磁导率的十倍或更大的磁导率。期望屏蔽材料具有足够低的饱和度，使得能够在期望通过材料生成孔时使材料充分地饱和。虽然期望的饱和程度从应用到应用可以不同，但可能期望使用能够饱和到在存在用来使屏蔽饱和的磁场的情况下其磁导率接近自由空间的磁导率的程度的屏蔽材料。因此，应理解的是术语“饱和”在本文中被用来指的是相当大的饱和且并不意图局限于完全饱和。屏蔽材料的厚度也可以在使屏蔽饱和所需的磁场量中起作用。例如，较薄屏蔽通常将比较厚屏蔽更容易饱和。因此，可能期望用其他因素来平衡屏蔽的厚度。图1的实施例的中间屏蔽20由可以被磁体26选择性饱和的材料制造。更具体地，磁体26可以使中间屏蔽20的全部或一部分基本上饱和，使得其磁导率改变到场线不再被很大程度上保持在屏蔽材料内的程度。替代地，电磁场自由地流过饱和区域中的屏蔽或从饱和区域中的屏蔽自由地流动至远程设备。还期望屏蔽材料具有足够低的传导率，使得其不会在使用期间不可接受地加热或以其它方式导致不可接受的损耗。例如，磁场可以在导电材料中生成涡流。涡流生成热量并导致损耗。涡流的生成随材料的传导率而增加，使得期望使用较低传导率的材料。可接受的热量及其他损耗的量从应用到应用可以不同。例如，可接受水平可以基于各种因素，诸如期望的效率水平、对周围部件或者甚至美观性的潜在影响。在具有被屏蔽的磁场和将被用来使屏蔽饱和的磁场的强度的情境中也应考虑这些因素。在某些应用中，可能期望限制用来使场饱和的磁体或电磁体的场强。例如，在某些应用中，过强的磁场可能对附近材料具有负面影响，诸如磁存储介质及其他类似项目。应将磁体和屏蔽材料选择为在不超过对磁场强度的任何期望限制的情况下在存在预期磁场的情况下提供充分的饱和。已被表明适合于用作中间屏蔽材料的某些特定材料包括柔性复合铁氧体(诸如可从TDK公司获得的Flexield IRJ09)和预置裂缝铁氧体(SP已经分解成多块的铁氧体材料，诸如可从TDK公司获得的Flexield IBF20)。图15示出了在实验室中测试的若干材料的磁导率、饱和度和传导率特性。如可以看到的，测试的柔性复合铁氧体提供了最好的结果，因为其在初始磁导率方面是高的且在饱和度和传导率方面是低的。在三个测试的材料中，结合铁看起来具有最不适合于用作选择性可控屏蔽的性质。结合铁具有相对低的磁导率，具有相对高的饱和度值和相对高的传导率。预置裂缝铁氧体可能证明在某些应用程序中是合适的，因为其在磁导率方面非常高，具有中等的饱和通量密度，并且具有比结合铁低的传导性。应注意的是，有时可以用反映其充当用于磁通量的流动路径的能力的名称来提及本发明的磁屏蔽，诸如磁导、通量集中器或磁通量集中器。在一个实施例中，还也许可能的是，系统改变屏蔽的饱和水平以控制在无线电源与远程设备之间传输的功率的量。例如，可以在能够提供非常高的功率水平的无线电源上设置要求低功率水平的远程设备。在这种情况下，远程设备可以提供仅强到足以使屏蔽部分饱和的磁偏置，允许某些而不是所有可用功率通过屏蔽。在另一示例中，远程设备可以使用可变强度电磁体来改变屏蔽中的饱和水平以控制其从无线电源接收到的功率的量。通过增加电磁体的强度，屏蔽饱和水平增加，允许更多的通量通过无线电源的表面。通过减小电磁体的强度，饱和水平减小，导致较低量的通量穿过无线电源的表面。在这种情况下，远程设备可能能够控制从无线电源接收到的功率的量。在这种情况下，无线电源可能不需要从远程设备接收通信，因为其不再控制所发送的功率的量。在一个实施例中，多个远程设备可以从无线电源同时地接收功率。可以通过改变每个远程设备处的屏蔽饱和水平来控制分配给每个设备的功率的量。这可以允许具有不同功率要求的远程设备从无线电源同时地接收功率。其还可以允许远程设备针对邻近于无线电源的不同位置(例如功率传输表面上的不同位置)处的电磁场强度上的差异进行调整。例如，无线电源可以在足以向多个设备提供功率的功率水平下操作，并且单独远程设备可以控制其接收到的功率的量。在一个实施例中，可以在不同位置处邻近于屏蔽放置远程设备，并且可以通过调整邻近于每个远程设备的磁场的强度来控制由每个远程设备通过屏蔽接收到的功率的量。在一个实施例中，每个远程设备可以包括可变强度电磁体，以及确定接收功率并调整磁场的强度以允许适当量的功率到达远程设备的控制系统。在操作中，每个单独远程设备可以增加其关联磁场的强度，直至其确定远程设备正在接收期望量的功率。例如，每个远程设备可以包括电流传感器、电压传感器或能够向控制系统提供指示由远程设备正接收的功率的水平的信号的其他传感器。在其中远程设备的负载可以变化的应用中，可能期望包括能够从其确定接收功率的电流传感器和电压传感器两者。在其中充分已知远程设备的负载特性的应用中，可能期望包括可以基于所感测的特性和预期负载特性从其确定接收功率的电流传感器或电压传感器。控制系统可以通过能够改变供应给电磁体的功率的本质上任何电路或部件来控制磁场的强度。例如，电磁体可以从受控电流源接收功率。受控电流源可以具有由控制系统控制的输出水平。更具体地，控制系统可以基于接收功率与期望功率的比较来调整受控电流源的输出水平一当接收功率低时增加电流以增加饱和度，并且当接收功率高时减小电流以减小饱和度。在远程设备内可以包含也可以不包含可变强度磁场源和关联控制系统。然而，当远程设备包括有可变强度电磁体和关联控制系统时，可能在不需要远程设备与无线电源通信的情况下具有期望水平的功率控制。这不是说可能为了提供补充控制或出于其他目的而不期望通信。例如，可能期望提供通信以允许无线电源提供适当量的功率以对要求功率的所有远程设备供电。在一个实施例中，每个远程设备可以包括通信电路以将其功率要求传送至无线电源，并且无线电源可以包括通信电路以接收功率要求。无线电源 可以包括功率输出控制器，其使用功率要求以确定将由 无线电源发送的功率总量。在最简单实施例中，无线电源可以仅将单独功率要求加和以确定其功率输出。作为另一示例，该系统可以包括通信以允许远程设备建议无线电力系统在 该远程设备未正接收足够的功率时增加其功率输出，即使当其磁场处于全强度时。在前述示例两者中，通信可以辅助改善效率，同时仍允许每个远程设备对从无线电源接收到的功率的量具有初步控制。在某些实施例中，可能期望包括前述通信能力两者。这可以允许无线电源设置适当的初始功率输出水平，并且如果必要的话随时间推移而调整功率输出水平以满足所有 远程设备的功率要求。为了避免不确定性，应注意的是可以将可变强度磁场源与包括单个初级设备(例如，单个初级线圈)或多个初级设备(例如初级线圈阵列)的无线电源一起使用。无线电源可以使用本质上任何适当的电路或部件来改变其功率输出水平。例如，无线电源可以包括被配置成改变施加于初级电路的输入信号的干线电压、占空因数、操作频率或相位的功率输出控制器，或者其可以在无线电源包括谐振初级电路时改变初级电路的谐振频率。如可以看到的，在一个实施例中，本发明可以通过利用被用作电磁屏蔽(例如无线功率发射机板磁导)的软磁材料的高度非线性性质来提供感应供电系统中的增加的空间自由度。此非线性度是如此的，使得通过使用所计算的偏置DC阈值场，能够将材料从高磁导率(μ 1)且因此是良好的磁导的区域快速地切换至具有如空气的磁导率的高饱和度(μ I)的区域中，允许通量通过它穿透至接收机。如下面更详细地讨论的，可以通过将DC磁体或DC磁体阵列结合到接收机系统中来实现此DC阈值场。此阵列提供偏置磁场，因此改变通量屏蔽(例如发射机板磁导)的磁性特性的操作点，无论将接收机放置在发射机板表面上的什么位置。因此，根据接收机系统被放置在哪里，软铁氧体可以是磁导或具有的磁导率接近于空气的磁导率的高度饱和区域。作为磁导，其充分减少了磁场广播，并且作为具有的磁导率接近于空气的磁导率的高度饱和区域，其可以允许发射机生成的AC磁场的相当更大部分通过至接收机系统，在那里，其感生电压并因此传输功率。如上所述，在图1一6、8和10中示出了结合了本发明的实施例的无线电源系统。系统10包括被配置成向远程设备14无线地提供功率的无线电源12。本实施例的无线电源12具有充电表面30，可以在其上面放置远程设备14以从无线电源12接收功率。无线电源12被配置成生成可以在远程设备14被放置在充电表面30上时与远程设备14耦合以在远程设备14中无线地产生功率的磁场。更具体地，本实施例的无线电源12包括可操作成向初级线圈16施加振荡信号的初级驱动器18。振荡信号促使初级线圈16生成能够在置于充电表面30上的适当配置的远程设备14中感生电流的磁场。可以将无线电源12配置成接收AC电源输入并将其转换成来自初级线圈16的适当信号。为此，无线电源12可以包括电源电路，诸如整流器(未示出)和DC-DC转换器(未示出)。整流器和DC-DC转换器提供用于由初级驱动器18施加于初级线圈16的振荡信号的适当DC功率。电源电路可以替换地是能够将输入功率变换成被初级驱动器使用的形式的本质上任何电路。可以将无线电源12配置成向特定类型的远程设备提供功率，或者其可以能够向各种不同的远程设备提供功率。此外，可以将无线电源12设计成每次仅向一个远程设备提供功率，或者其可以具有向多个设备同时提供功率的能力。如在图2中可能最好地示出的，所图示的实施例的初级线圈16是导线线圈。在本特定实施例中，初级线圈16是利兹线(Litz wire)的双层螺旋缠绕线圈。然而,无线电源12可以包括能够生成适合于向远程设备14无线地传输功率的磁场的本质上任何电感器。初级线圈16的配置从应用到应用可以不同。例如，根据需要，线圈的尺寸(例如内径、外径和厚度)、线圈的形状、导线类型、匝的布置、匝数和相邻匝之间的间距从应用到应用可以全部不同。虽然将无线电源12的上表面称为“充电表面”，但不应将该术语解释成使无线电源系统10局限于其中使用无线功率来对远程设备充电的应用。相反，由无线电源12传输的功率可以被用来直接对远程设备供电和/或对位于远程设备内的电荷储存设备(例如电池、电容器、超电容器)充电。进一步，在某些应用中，从无线电源传输至远程设备的磁场可以是通信信号而不是功率信号。无线电源12包括在初级线圈16与充电表面30之间的位置上邻近于初级线圈16布置的中间屏蔽20。在一般使用中，中间屏蔽20充当引导大部分磁场并使其返回至初级线圈16的流动路径，从而很大程度上防止磁场到达远程设备14中的次级线圈24。中间屏蔽20由可以选择性地饱和的材料制造。当饱和时，中间屏蔽20充当用于饱和区域中的磁屏蔽的流动路径的能力受到显著限制。结果，磁场更容易能够流过饱和区域中的磁屏蔽20和从饱和区域中的磁屏蔽20流动。当适当配置时，这允许磁场与次级线圈24充分地耦合以向远程设备14有效地传输功率。如上文所讨论的，中间屏蔽20可以由具有适当磁导率、饱和度和传导率性质的本质上任何材料制造。例如，中间屏蔽20可以由某些软磁材料制造，诸如柔性复合铁氧体(例如Flexield IRJ09)或预置裂缝铁氧体。本实施例的无线电源12包括邻近于与中间屏蔽20相对的初级线圈16布置的补充屏蔽28。所图示实施例的补充屏蔽28被如此配置，使得其将不变得被用来使中间屏蔽20饱和的磁场所饱和。结果，补充屏蔽28继续充当有效屏蔽，即使当在中间屏蔽20中打开孔时。为了避免饱和，补充屏蔽28可以由与中间屏蔽20不同的材料(例如具有更高饱和点的材料)制造和/或其可以比中间屏蔽20更厚。例如，补充屏蔽28可以由压铁制造。在某些应用中，补充屏蔽28可以避免饱和，仅因为其距离磁场源更远。本实施例的远程设备14 一般地包括电子负载22、次级线圈24和永磁体26。远程设备14可以一般是常规的电子设备，诸如手机、个人数字助理、媒体播放器、手持式无线电、照相机、闪光灯或本质上任何其他电池供电便携式设备。与远程设备14的主要操作相关联(而不与无线功率传输相关联)的部件一般称为电子负载22。未详细地描述电子负载
22。例如，在手机的情境中，未进行描述与手机本身相关联的电子部件的努力。所图示实施例的次级线圈24是导线线圈，但是远程设备14可以包括能够响应于由无线电源12生成的变化磁场而生成足够电功率的本质上任何电感器。次级线圈24在配置方面从应用到应用可以不同。例如，根据需要，线圈的尺寸(例如内径、外径和厚度)、线圈的形状、导线类型、匝的布置、匝数和相邻匝之间的间距从应用到应用可以全部不同。虽然未示出，但远程设备14可以包括用于将在次级线圈24中感生的功率转换成用于电子负载22的适当形式的电路。例如，远程设备14可以包括将在次级线圈24中感生的AC功率转换成DC功率的整流器(未示出)。在其中期望转换的那些实施例中，远程设备14还可以包括DC-DC转换器(未示出)。在所图示实施例中，永磁体26被置于远程设备14内并由远程设备14承载。更具体地，所图示磁体26与次级线圈24同心并被置于与次级线圈24大致相同的平面中。然而，磁体26的位置从应用到应用可以不同。在所图示实施例中，远程设备14包括单个结合NdFeB磁体(也称为钕、NIB、稀土或新磁体)。然而,磁体从应用到应用可以不同。例如，所述磁体可以替换地是铁氧体磁体、烧结NdFeB磁体、烧结SmCo磁体或Alnico磁体。磁体26被选择为具有足够的磁场强度以在远程设备14被放置在充电表面30上时使中间屏蔽20充分地饱和。还可以将磁体26配置成提供具有足够的尺寸和形状的孔(或饱和区域)，以允许磁场与次级线圈24充分耦合，而同时尽可能小地降低针对杂散磁场的潜在可能。中间屏蔽20和磁体26被如此配置，使得磁体26能够使中间屏蔽20选择性地饱和。更具体地，中间屏蔽20和磁体26的性质/特性被如此选择，使得由磁体26产生的磁场足以在远程设备14被放置在充电表面30上时使中间屏蔽(或者中间屏蔽20的期望部分)基本上饱和。所图示磁体26是圆盘形磁体，但是磁体的形状可以根据期望的孔而变化。例如，磁体可以是矩形的，或者可以是环形磁体。远程设备14可以包括补充屏蔽32。在所图示实施例中，邻近于与充电表面30相对的次级线圈24布置远程设备补充屏蔽32。所图示实施例的远程设备补充屏蔽32被如此配置，使得其不被用来使中间屏蔽20饱和的磁场所饱和。结果，远程设备补充屏蔽32继续充当有效屏蔽，即使当在中间屏蔽20中打开孔时。如初级补充屏蔽28的情况一样，远程设备补充屏蔽32可以由与中间屏蔽20不同的材料(例如具有更高饱和点的材料)制造和/或其可以比中间屏蔽20更厚。例如，远程设备补充屏蔽32可以由压铁制造。在某些应用中，远程设备补充屏蔽32可以避免饱和，仅因为其距离磁场源更远。在使用中，无线电源补充屏蔽28和远程设备补充屏蔽32进行协作以很大程度上包含由初级线圈16产生的磁场。图3— 6是图1一2中所示的实施例的进一步图示。图3示出了位于无线电源12的各部分上的远程设备14的各部分。更具体地，图3示出了置于中间屏蔽20、初级线圈16和初级补充屏蔽28上的次级线圈24和远程设备补充屏蔽32。图4本质上与图3相同，除了通过远程设备补充屏蔽32使得隐藏次级线圈24可见。图5也本质上与图3相同，除了通过中间屏蔽20、次级线圈24和远程设备补充屏蔽32使得初级线圈16可见。应注意的是图3—5未示出充电表面30。在某些应用中，可以将单独的充电表面30置于中间屏蔽20上。在其他应用中，中间屏蔽可以是充电表面，并且可以将远程设备直接放置在中间屏蔽上。图6是置于中间屏蔽20、初级线圈16和初级补充屏蔽28上的次级线圈24、磁体26和远程设备补充屏蔽32的侧面立视图。在图3— 6中未示出无线电源12和远程设备14的其余部分。如上所述，中间屏蔽20很大程度上控制由初级线圈16产生的磁场到次级线圈24的流动。图9提供了饱和对磁屏蔽的影响的表示。在左侧的图示示出了通过屏蔽的磁场线的流动。在右侧的图示示出了屏蔽如何在其被磁体基本上饱和时失去其吸入和引导磁场的能力。此控制是通过当外部永磁场接近中间屏蔽时使中间屏蔽的局部化区域的磁域偏置来实现的。当没有外部永磁体接近中间屏蔽时，其使磁场到环境中的逸出最小化。图8是示出可以如何通过所图示实施例的中间屏蔽20来指引磁场线的图示。如可以看到的，由初级线圈16生成的磁场在略微闭合环路中流过补充屏蔽28和中间屏蔽20。然而，当外部磁体接近于中间屏蔽时，永磁体使材料偏置并产生其中磁导率接近于空气的磁导率(1.0的值)的饱和区域。这允许来自初级线圈的磁场穿透中间屏蔽以与次级线圈啮合。图10是示出磁场线可以如何在中间屏蔽20的一部分被饱和时流动的图示。如可以看到的，由初级线圈16生成的磁场大部分流过中间屏蔽20，直至其到达被磁体26饱和的区域。在该区域中，磁场更容易能够流到次级线圈24并与之耦合。如果系统未包括中间屏蔽20，则更多杂散磁场将泄漏到环境。图11是示出磁场线可以如何在不存在中间屏蔽20的情况下在系统10中流动的表示图示。杂散磁场通常等同于增加的损耗。这在其中寄生金属物体可能与泄漏场交叉的情况下可能具有最显著的关注问题。可以将外部磁场配置成使各种尺寸的区域饱和，该各种尺寸的区域将永磁体的类型、尺寸和数量与中间屏蔽的类型和厚度进行平衡。中间屏蔽在使像压制铁之类的屏蔽材料需要容易地饱和与更难以饱和的更稳健之间的设计方面的平衡可以在允许形成孔的同时允许完整的系统进行有效地屏蔽。使用高度定向磁体或磁体阵列可以使得此机制非常具有区域特定性，并且因此使得其更容易在任何给定时间仅使磁导的一个或多个部分饱和。虽然所图示实施例的磁体26是单个永磁体，但远程设备14可以包括多个磁体。可以以不同的图案来布置磁体以产生不同尺寸和形状的孔。例如，图16A—H示出了各种潜在替换磁体布置。这些图示中的每一个示出了相对于次级线圈的磁体的可能配置。不同的磁体布置可以导致不同尺寸、形状和特性的孔的形成。图17A—F提供与理解磁体布置对孔特性的影响有关的信息。这些图示示出了在实验室中对单初级线圈和次级线圈对执行的测试的结果。图14A和14B示出了用来执行这些测试的初级线圈16’和次级线圈24’。初级线圈16’是具有总共26匝(每层中13匝)的利兹线的双层初级线圈。初级线圈16’约为50mm乘100mm。次级线圈24’是实心导线的单层、平面线圈。次级线圈24’具有15匝的导线且约为30mm乘40mm。次级线圈24’被安装到补充屏蔽32’。为了执行测试,将一个或多个磁体放置在初级线圈16’上，并激励初级线圈16’。然后将次级线圈24’在初级线圈16’和一个或多个磁体26’上扫过，并记录在次级线圈24’中感生的电压。使用从这些测试收集的数据来产生图17A — F中所示的电压响应图。图17A示出了单个结合NdFeB磁体的结果。图17B示出了涉及两个相邻结合NdFeB磁体的测试的结果。图17C示出了当利用铁氧体磁体的所示图案来执行测试时的结果。图17D示出了本质上相同图案，但是利用结合NdFeB磁体的结果。如可以看到的，结合NdFeB磁体产生显著更大的孔。图17E示出了其中磁体的极性如由磁体的颜色上变化所指示的那样交替的六个磁体的布置。图17F示出了其中磁体的极性不变化的六个磁体的类似布置。实验室测试证明通过地使屏蔽选择性饱和，可以显著地改变功率传输的效率。图18A示出了当不存在磁体时在被屏蔽系统中实现的功率传输的效率。利用由FlexieldIRJ09制造的中间屏蔽，无线功率传输以大致14.546%的效率发生。利用由预置裂缝铁氧体制造的中间屏蔽，该效率大致上为14.585%。屏蔽材料的饱和显著改善了结果。图18B示出了当存在磁体时在系统中实现的功率传输的效率。利用由Flexield IRJ09制造的中间屏蔽，无线功率传输在存在磁体的情况下以大致82.141%的效率发生。利用由预置裂缝铁氧体制造的中间屏蔽，在存在磁体的情况下该效率大致上为42.802%。在图1一6、8、10和11中所图示的实施例中，中间屏蔽20被由远程设备14承载的永磁体26选择性地饱和。该实施例允许饱和磁场源始终与远程设备14保持在一起，使得自动地生成与次级线圈24对准的孔，无论其可能被放置在充电表面30上的什么地方。这种方法可能并不总是期望的。例如，在某些应用中，可能不期望在远程设备中具有永磁体。作为替换，可以将饱和磁场源结合到无线电源中。在图19一21中示出了本发明的替换实施例。本实施例的无线电源112包括初级线圈116、初级驱动器118、中间磁屏蔽120和多个电磁体126a — c (参见图19)。本实施例的远程设备114包括电子负载122和次级线圈124。远程设备114不包括永磁体26。如图20和21中所示,无线电源112和远程设备114可以分别包括补充屏蔽128和132。现在参考图20和21，可以将电磁体126a — c置于初级线圈116的中心中。例如，可以使电磁体126a — c跨初级线圈116的中心开口均匀地间隔。然而，电磁体可以位于其他位置上，诸如在线圈的外周界上面、下面或外面。在本实施例中，无线电源112包括可以被选择性地激励以产生磁场以使中间屏蔽120的全部或一部分基本上饱和的多个DC电磁体126a— C。虽然本实施例示出了三个电磁体，但电磁体的数目可以改变。例如，在某些应用中，可能期望仅包括单个电磁体。在其他应用中，可能期望包括三个以上电磁体，例如，具有更长的线圈，或者在其中每个单独电磁体的强度都更低的情况下。无线电源可以通过使用对无线电源电路118的电压、频率、占空因数、相位或谐振频率的任何数目的变化来改变发射到远程设备的功率。然而，无线电源还可以通过改变置于无线电源中的电磁体126 — c的磁场强度来改变屏蔽的饱和水平。本实施例中的中间屏蔽120的功能与在前面的实施例中描述的功能相同。然而，在本实施例中，通过在无线电源中选择性地激励一个或多个DC电磁体126a — c来实现在局部化区域中使中间屏蔽饱和的方法。如磁体26的情况一样，在特定区域中被激励的DC电磁体产生磁场，该磁场打开局部化的孔以用于无线功率到该区域中的次级设备的传输。用于确定要启用哪个或哪些电磁体的方法可以根据应用而不同。在一个实施例中，该方法可以包括一次一个地顺序地激励电磁体并检查远程设备的存在。例如，利用三个电磁体，无线电源可以激活第一电磁体以打开第一孔，并且然后执行“ping”以检查远程设备的存在。Ping过程可以包括利用功率的短脉冲来激励初级线圈以生成磁场并监测无线电源中的功率特性(诸如电流)以确定是否存在潜在设备的步骤。如果存在潜在远程设备，则远程设备将从磁场吸取功率，并且远程设备的反射阻抗将引起无线电源中的电流上的增力口。作为替换方法，Ping过程可以包括寻找放置在充电表面上或附近的电极中的电容上的变化的步骤。如果通过第一孔不存在潜在设备，则无线电源可以将第一电磁体去激活，将第二电磁体激活以打开第二孔，并且然后执行第二Ping以通过第二孔来检查潜在设备。如果通过第二孔不存在潜在设备，则无线电源可以将第二电磁体去激活，将第三电磁体激活以打开第三孔，并且然后执行第三Ping以通过第三孔检查潜在设备。循环通过电磁体(并因此通过不同孔)的过程可以周期性地持续直至找到远程设备。一旦找到，可以激励一个或多个适当的电磁体以在期望的位置上提供期望尺寸的孔。在某些应用中，可能期望只有当存在远程设备时才激励初级设备。在其中由远程设备承载饱和磁体的应用中，无线电源可以偶尔针对潜在远程设备的存在进行“Ping”，正如同不存在磁屏蔽一样。用于检测充电表面上的远程设备的存在的各种系统和方法是众所周知的，并因此将不详细地描述。然而，在一个实施例中，无线电源可以通过向初级设备周期性地施加功率并评定根据是否存在潜在设备而变化的功率特性来识别潜在远程设备的存在。例如，无线电源可以通过向初级设备施加少量功率并监测初级设备中(或储能电路中)的电流以确定是否存在潜在的远程设备来对远程设备进行Ping。如果是这样，则无线电源可以开始功率的供应。作为向线圈供应功率的替换方式，Ping过程可以包括寻找放置在充电表面上或附近的电极中的电容上的变化的步骤。在包括具有一个或多个电磁体的无线电源的实施例中，用于确定何时激励初级设备的方法类似于用于确定要激励哪个电磁体的上述方法。在具有单个电磁体的实施例中，无线电源可以暂时激活电磁体以在中间屏蔽中打开孔，并在孔打开的同时对远程设备的存在进行ping。如果无线电源包括多个电磁体，则无线电源可以一次一个地单独地循环通过电磁体。例如，在两个电磁体的情况下，无线电源可以激活第一电磁体以打开第一孔，并且然后执行Ping以检查远程设备的存在。如果通过第一孔不存在潜在设备，则无线电源可以将第一电磁体去激活，将第二电磁体激活以打开第二孔，并且然后执行第二 Ping以通过第二孔来检查潜在设备。循环通过电磁体(并因此通过不同孔)的过程可以持续直至找到远程设备。一旦找到远程设备，可以激励初级设备。在具有多个电磁体的应用中，一旦找到远程设备，一个或多个适当的电磁体也将被激励。检测远程设备的过程可以替换地或另外包括无线电源与远程设备之间的通信交换。例如，如果“ping”过程指示存在潜在远程设备，则无线电源可以请求来自远程设备的通信，以确认其为兼容设备(例如，能够从无线电源接收功率的设备)。替换地，可以将远程设备配置成发送未请求通信，当存在无线功率传输场时确认其为兼容设备。还可以将本发明结合到包括初级线圈阵列的无线电源中。在图22和23中示出了具有初级线圈阵列的实施例。无线电源系统210可以包括具有多个初级线圈216、中间磁屏蔽220和补充屏蔽228的无线电源212。虽然初级线圈216被置于中间屏蔽220下面，但出于公开的目的，在图22中使得隐藏线圈通过中间屏蔽220可见。无线电源212还可以包括能够单独地激励单个初级线圈或组合地激励两个或更多线圈的驱动器电路(未示出)。通常，无线电源212将激励处于最好位置的一个或多个初级线圈以向远程设备214输送功率。在本实施例中，无线电源212包括以重叠配置(参见图23)布置的两层初级线圈。然而，线圈阵列的配置从应用到应用可以不同。本实施例的远程设备214可以包括次级线圈224、磁体226和补充屏蔽232。虽然磁线圈224和磁体226被置于补充屏蔽232下面,但在图2中使得隐藏线圈和磁体通过补充屏蔽232可见。在使用中，磁体226在邻近于远程设备214的中间屏蔽220中产生孔，以允许磁场以改善的效率与远程设备214耦合。替换地，可以用无线电源212中的多个电磁体来代替磁体226。例如，无线电源212可以包括可以被单独地或成组地激励以在中间屏蔽220中生成适当尺寸和位置的孔的电磁体阵列。前述实施例公开了其中将中间屏蔽置于无线电源中的无线电源系统。在某些应用中，可能期望将中间屏蔽结合到远程设备中。例如，可能期望提供通常与某些外部磁场屏蔽的远程设备。图24示出了其中将中间屏蔽320结合到远程设备314中的无线电源系统310的替换实施例。本实施例的无线电源312包括初级线圈316、初级驱动器318和永磁体326。本实施例的远程设备314包括电子负载322、中间磁屏蔽320和次级线圈324。虽然未示出，但无线电源312和远程设备314可以包括补充屏蔽。当将远程设备314邻近于无线电源312放置时，磁体326将使远程设备314中的中间屏蔽320饱和，并且打开孔以允许磁场到达次级线圈324。虽然被示为永磁体，但磁体326可以替换地是一个或多个电磁体。例如，在大初级线圈316的情况下，可能期望具有可以选择性地用来仅在与远程设备314的位置相对应的局部化区域中通过屏蔽320打开孔的电磁体的布置。在某些应用中，可能期望将中间屏蔽结合到无线电源和远程设备(未示出)两者中。在此类应用中，可以将一个或多个电磁体定位于无线电源和/或远程设备中以使中间屏蔽选择性地饱和。替换地，可以使用在无线电源和远程设备两者外部的磁场源(例如永磁体或电磁体)来使中间屏蔽选择性地饱和。还可以将本发明与结合了隔离谐振线圈的无线电源系统一起使用。例如，如图25中所示，无线电源系统410可以包括具有初级线圈416、初级谐振线圈417和中间磁屏蔽420的无线电源412。本实施例的远程设备414可以包括次级线圈424、次级谐振线圈425、磁体426和电子负载422。谐振线圈一般是众所周知的，并且因此将不详细地公开。只要说的是，在使用中，初级线圈416激励初级谐振线圈417，其转而生成意图与次级谐振线圈425耦合并向其传输能量的电磁场。次级谐振线圈425转而生成与次级线圈424耦合且在其中感生电流的电磁场。可以将中间屏蔽420置于初级谐振线圈417与次级谐振线圈425之间。在图28中图示出具有结合了隔离谐振线圈的无线电源系统的本发明的另一实施例。无线电源系统710可以包括具有初级线圈716、初级谐振线圈717和中间磁屏蔽720的无线电源712。不同于无线电源712，可以将中间磁屏蔽720附着于单独实体730或与之集成。本实施例的远程设备714可以包括次级线圈724、次级谐振线圈725、磁体726和电子负载722。谐振线圈一般是众所周知的，并且因此将不详细地公开。只要说的是，在使用中，初级线圈716激励初级谐振线圈717，其转而生成意图与次级谐振线圈725耦合并向其传输能量的电磁场。次级谐振线圈725转而生成与次级线圈724耦合且在其中感生电流的电磁场。图25实施例与图28实施例之间的一个差别是图28实施例在线圈与屏蔽之间包括某个间距。将屏蔽定位于单独实体上或内部，在其他实施例中，与无线电源分离也是可能是。例如，在图1中，可以将中间磁屏蔽20从感应无线电源去除，并且替代地是单独实体的一部分，如图28中所示。其可能对将中间屏蔽远离无线电源且特别是与初级线圈相距一定距离进行定位是有用的。使单独实体承载中间屏蔽可以在不使屏蔽在外部暴露的情况下允许屏蔽更接近于远程设备。此外，由于屏蔽被附着于单独实体或集成在单独实体内，则仍可以使其免受外力。在一个实施例中，单独实体是诸如台面、桌子或能够使远程设备邻近于表面定位的本质上任何其他表面的表面。该表面一般可以由任何常规表面材料制成，诸如胶木、薄木片或另一层压件。可以在制造期间将中间屏蔽与表面集成，或者其可以在表面安装期间被安装。表面730内的中间屏蔽的位置规定了初级线圈与中间屏蔽之间的距离。如图28中所示，中间屏蔽可以位于表面顶部附近。这保持屏蔽接近于设备，但是消费者将不被暴露，并且保护了材料。此外，此配置允许中间屏蔽位于与初级线圈717相距一定距离处，这在某些情况下可能是期望的。在图26中示出了本发明的另一替换实施例。在本实施例中，无线电源系统510包括具有椭圆形初级线圈516的无线电源512和置于椭圆形初级线圈612的整个长度上的中间屏蔽520。虽然图26示出了特定尺寸的椭圆形线圈，但线圈的尺寸(包括其长度)从应用到应用可以不同。例如，椭圆形初级线圈可以具有沿着书桌或其他工作表面的全长延伸的足够长度。在图26的实施例中，远程设备514包括次级线圈524，并且选择性地使中间屏蔽520饱和的磁体526在邻近于次级线圈524的位置上。中间屏蔽520很大程度上沿着屏蔽520的全长包含磁场，只排除了可以饱和以在屏蔽中形成孔的那些区域。在图29A和29B中示出了中间屏蔽520和初级椭圆形线圈516的某些附加图示。图29A图示出无线电源512的透视图和顶视图，其中，中间屏蔽被隐藏且椭圆形初级线圈516是可见的。可选补充屏蔽528在初级椭圆形线圈下面延伸。图29B图示出无线电源512的透视图和顶视图，其中，示出了中间屏蔽并以隐线示出了初级椭圆形线圈516。可选补充屏蔽528在初级椭圆形线圈下面延伸。虽然图26使用远程设备514中的磁体526来在中间屏蔽520中选择性地打开孔，但该系统可以替换地使用无线电源中的电磁体来生成孔。图27示出了具有包括椭圆形初级线圈616和多个电磁体626以使中间屏蔽620选择性地饱和的无线电源612的替换无线电源系统610。在本实施例中，远程设备614包括次级线圈624，但没有磁体。可以与次级线圈624的位置对准地激励电磁体626以使屏蔽620饱和并允许感应功率传输。可以单独地或组合地激励电磁体626。例如，可以激励多个电磁体以向一个以上远程设备提供功率或者产生比用单个电磁体也许可能的更大的孔。例如，在图27中所示的配置中，可能期望激励四个并列的电磁体626以打开孔以在所图示的位置上向远程设备614提供功率。在图30A — B中所图示的一个实施例中，电磁体沿着初级椭圆形线圈的中心定位。图30A图示出无线电源612的透视图和顶视图，其中，中间屏蔽被隐藏且DC电磁体626和椭圆形初级线圈616是可见的。可选补充屏蔽628在初级椭圆形线圈和电磁体下面延伸。图30B图示出无线电源612的透视图和顶视图，其中，示出了中间屏蔽并以隐线示出了 DC电磁体626和初级椭圆形线圈616。可选补充屏蔽628在初级椭圆形线圈下面延伸。在图30A—B中所示的配置中，可能期望激励电磁体626中的一个或多个以打开孔以向接近于电磁体定位的远程设备提供功率。如上文所讨论的，本发明提供了按要求通过磁屏蔽打开窗口的能力，其允许磁场(例如功率或通信)透过，同时能够在需要时关闭此窗口。本发明可以被用于允许更可靠覆盖的金属包围以及也被用于其中孔允许来自扫描和EMP的安全性的更具功能的包围。本发明还提供了使其中允许无线功率(或其他磁场)辐射的区域最小化的能力。这可以允许完整屏蔽笼围绕无线功率电子装置，并且仅打开无线功率传输(或由磁场执行的其他功能，诸如通信)所需的笼子区域。例如，可以使用本发明的原理来通过在仍在对于功率传输而言期望的时间和位置允许孔的同时屏蔽系统来限制无线功率设备的辐射暴露。如可以看到的，本发明提供了一种用于选择性地允许磁场穿过电磁场路径的机制。从此角度出发，本发明提供了一种用于选择性地开启和关闭电磁场从一个区域到另一区域的流动的机制。因此，本发明提供了具有由磁体或其他磁场源偏置的磁功率开关的能力。另一潜在应用是在军用车辆的车身中。本文所述的屏蔽材料和技术可以用来限制EMI/RFI并增强EMC。这些特征不仅可以在便携式电子装置的情境中实现，而且可以在可能涉及磁场传输的本质上任何应用的情境中实现。通过飞机、无人驾驶飞机或潜水艇的机身中的金属的功率传输是用于本发明的潜在应用的示例。例如，可以屏蔽电源和车辆车身，但是可以容易地在屏蔽中打开孔以在用于功率传输的两个表面中形成孔或者执行由磁场执行的其他功能，诸如通信。在某些应用中，本发明的选择性屏蔽原理可以允许使用针对某些类型的EMP进行保护但能够在局部化区域中被选择性地开口以允许出于各种目的(诸如功率传输和无线通信)的电磁场的受控流入的屏蔽。以上描述是本发明的当前实施例的描述。在不脱离如在所附权利要求中定义的本发明的精神和更广泛方面的情况下，可以实现各种变更和改变，将根据包括等价物学说的专利法的原则来解释本发明的精神和更广泛方面。本公开是出于说明性目的提出的，并且不应被解释为本发明的所有实施例的排他性描述，或使权利要求的范围局限于结合这些实施例所说明和所描述的特定元件。例如且在没有限制的情况下，可以用提供基本上类似功能或以其他方式提供充分操作的替换元件来代替所描述的发明的任何一个或多个单独元件。这包括例如目前已知的替换元件，诸如本领域的技术人员当前可能已知的那些，以及可能在未来开发的替换元件，诸如本领域的技术人员在开发时可能承认为替换的那些。此外，公开实施例包括一致地描述且可能协作地提供许多益处的多个特征。本发明不仅限于包括所有这些特征或提供所有所陈述益处的那些实施例，除非在发布的权利要求中以其他方式明确地阐述之外。不应将以单数、例如使用冠词“一(a)”、“一个(an)”、“该(the)”或“所述(said) ”对权利要求要素的任何引用理解为使该要素局限于单数。
权利要求
1.一种电磁屏蔽系统,包括: 电磁屏蔽，其具有基本上大于周围空间的磁导率的磁导率，使得所述电磁场提供比周围空间小的阻抗的电磁流动路径；以及 磁场源，其接近于所述电磁屏蔽定位或可定位，所述磁场源生成磁场，所述磁场具有使所述屏蔽的至少一部分选择性地基本上饱和的足够强度，从而选择性地减小所述电磁屏蔽的所述磁导率，使得所述电磁屏蔽不再提供比周围空间小的阻抗的电磁流动路径。
2.权利要求1的系统，其中，所述磁场源是电磁体，其可以被选择性地致动以选择性地生成具有使所述电磁屏蔽基本上饱和的足够强度的DC磁场。
3.权利要求2的系统，其中，所述磁场源包括以邻近于所述电磁屏蔽的图案布置的多个电磁体，所述电磁体单独地可操作成使所述电磁屏蔽的不同区域选择性地饱和。
4.权利要求1的系 统，其中，所述磁场源是可以可去除地定位于所述电磁屏蔽附近的永磁体。
5.权利要求1的系统，其中，所述磁场源是由远程设备承载的磁体，由此，邻近于所述电磁屏蔽的远程设备的放置导致所述磁体使所述电磁场基本上饱和。
6.权利要求1的系统，其中，所述磁场源能够选择性地改变所述磁场的强度。
7.权利要求1的系统，其中，所述电磁屏蔽被配置成基本上与无线电源的电磁传输表面共延伸。
8.权利要求7的系统，其中，所述磁场源被选择为生成DC磁场，所述DC磁场具有仅使所述屏蔽的一部分选择性地饱和的足够强度，从而选择性地产生通过所述屏蔽的孔。
9.权利要求7的系统，其中，所述磁场源包括以邻近于所述屏蔽的图案布置的多个单独可操作电磁体，所述电磁体选择性地单独或组合可操作，以在所述屏蔽中产生一个或多个局部化孔。
10.权利要求1的系统，还包括与屏蔽分离的补充屏蔽。
11.权利要求1的系统，其中，所述补充屏蔽由能够在存在于所述磁场中时保持基本上不饱和的材料制造。
12.权利要求1的系统，其中，所述电磁屏蔽由柔性复合铁氧体制造。
13.—种电磁传输系统,包括: 电磁场发生器，其能够生成电磁场； 电磁场接收机，其能够接收所述电磁场； 置于所述场发生器与所述接收机之间的电磁屏蔽，所述电磁屏蔽选择性地能够基本上降低所述电磁场到达所述电磁场接收机的能力；以及 DC磁场源，其选择性地可操作成使所述电磁屏蔽的至少一部分选择性地饱和，使得所述电磁场的基本上更大部分能够穿过所述电磁屏蔽而到达所述电磁场接收机。
14.权利要求13的系统，其中，所述磁场源包括接近于所述电磁屏蔽布置的电磁体，所述电磁体被选择性地激活以选择性地生成具有使所述电磁屏蔽的至少一部分基本上饱和的足够强度的磁场。
15.权利要求14的系统，其中，所述电磁场接收机由远程设备承载；以及 还包括用于确定所述远程设备何时邻近于所述电磁屏蔽定位的电路和用于根据所述确定来激活所述电磁体的电路。
16.权利要求13的系统，其中，所述磁场源与所述电磁屏蔽分离并且可以可去除地邻近于所述电磁屏蔽放置。
17.权利要求16的系统，其中，所述磁场源包括永磁体。
18.权利要求13的系统，其中，所述电磁场接收机和所述磁场源由远程设备承载，由此，所述远程设备邻近于所述电磁屏蔽的放置将所述磁场源定位成使所述电磁屏蔽的至少一部分饱和并将所述电磁场接收机定位成接收穿过所述电磁屏蔽的所述饱和部分的所述电磁场。
19.权利要求18的系统，其中，所述磁场源包括永磁体。
20.权利要求13的系统，其中，所述电磁场发生器生成电磁场以无线地传输功率。
21.权利要求20的系统,其中,将所述电磁场发生器邻近于传输表面布置,将所述电磁场接收机可去除地放置在所述传输表面上，将所述电磁屏蔽置于在所述电磁场发生器与所述传输表面之间。
22.权利要求13的系统，其中，所述电磁场发生器生成电磁场以无线地传输功率和通信中的至少一个。
23.权利要求13的系统， 其中，所述DC磁场源能够选择性地改变由所述DC磁场源生成的磁场的强度。
24.权利要求23的系统，其中，所述电磁屏蔽由柔性复合铁氧体制造。
25.权利要求13的系统，其中，所述电磁屏蔽由具有磁导率曲线的软磁材料制造，所述磁导率曲线具有高磁导率的第一区域、低磁导率的第二区域和在所述第一区域与所述第二区域之间的过渡区域，所述DC磁场源具有被选择为使所述屏蔽从所述第一区域过渡至所述第二区域的场强。
26.权利要求13的系统，其中，所述磁场源包括以邻近于所述电磁屏蔽的图案布置的多个电磁体，每个所述电磁体选择性地可操作成选择性地生成磁场，所述磁场具有使所述电磁屏蔽的相邻部分基本上饱和的足够强度，由此可以对所述电磁体进行单独地致动以选择性地产生通过所述屏蔽的区域化孔。
27.权利要求13的系统，其中，所述电磁场发生器包括多个初级设备；以及 其中，所述DC磁场源包括多个电磁体。
28.权利要求13的系统,其中,将所述电磁场发生器邻近于传输表面布置,所述传输表面具有同时地接收多个所述电磁场接收机的足够尺寸，将所述电磁屏蔽置于所述电磁场发生器与所述传输表面之间，所述电磁场发生器能够向置于所述传输表面上的任何地方的电磁场接收机输送所述电磁场。
29.一种无线电力系统,包括: 无线电源，其具有能够产生电磁场的电磁场源； 远程设备，其与无线电源分离，并且能够邻近于所述电磁场源被选择性地放置； 置于所述电磁场源与所述远程设备之间的电磁屏蔽，所述电磁屏蔽具有防止所述电磁场的显著部分从所述电磁场源传递到所述远程设备的足够磁导率；以及 磁场源，其选择性地可操作成使所述电磁屏蔽的至少一个区域基本上饱和，使得所述电磁场的基本上更大的部分能够经由所述饱和区域从所述电磁场源传递至所述远程设备。
30.权利要求29的系统，其中，所述电磁场源包括初级线圈和用于向所述初级线圈施加功率以生成电磁场的驱动器。
31.权利要求30的系统,还包括邻近于所述初级线圈布置的功率传输表面。
32.权利要求29的系统，其中，所述电磁屏蔽被结合到所述初级线圈与所述功率传输表面之间的所述无线电源中。
33.权利要求32的系统，其中，所述磁场源由所述远程设备承载，由此，所述远程设备在所述功率传输表面上的放置将所述磁场源定位于使所述电磁屏蔽的至少一部分基本上饱和的位置上。
34.权利要求33的系统,其中,所述磁场源包括一个或多个电磁体。
35.权利要求33的系统,其中,所述磁场源包括一个或多个永磁体。
36.权利要求35的系统,其中，所述一个或多个永磁体被选择为在电磁屏蔽中打开适当尺寸和形状的孔以允许所述电磁场到达所述远程设备。
37.权利要求32的系统 ，其中，所述磁场源包括以邻近于所述电磁屏蔽的图案布置的多个电磁体，每个所述电磁体选择性地可操作成选择性地生成磁场，所述磁场具有使所述电磁屏蔽的相邻部分基本上饱和的足够强度，由此可以单独地对所述电磁体进行致动以选择性地产生通过所述屏蔽的区域化孔。
38.权利要求29的系统，其中，所述电磁场发生器包括多个初级线圈；以及 其中，所述磁场源包括多个电磁体。
39.权利要求29的系统，其中，所述磁场源能够选择性地改变由所述磁场源生成的磁场的强度。
40.权利要求29的系统，其中，所述电磁屏蔽由具有磁导率曲线的软磁材料制造，所述磁导率曲线具有高磁导率的第一区域、低磁导率的第二区域和在所述第一区域与所述第二区域之间的过渡区域，所述DC磁场源具有被选择为使所述屏蔽从所述第一区域过渡至所述第二区域的场强。
41.一种系统,包括: 限定内部空间的车辆车身，所述车身包括被配置成将所述内部空间与在所述内部空间外面生成的外部电磁场屏蔽的电磁屏蔽； 置于所述内部空间内的电磁场接收机，所述接收机被配置成接收所述外部电磁场；以及 磁场源，其选择性地可操作成选择性地使所述电磁屏蔽的至少一部分饱和，使得所述外部电磁场的相当一部分能够穿过所述车辆车身至所述内部空间中以便被所述电磁场接收机接收。
42.一种电磁场传输系统,包括: 电磁场源，所述场源能够发送电磁场以传输无线功率和无线通信中的至少一个； 邻近于所述电磁场源布置的传输表面，所述表面能够可去除地接收一个或多个远程设备，所述远程设备中的每一个包括电磁场接收机； 置于所述电磁场源与所述功率传输表面之间的电磁屏蔽； 邻近于所述电磁场源布置的补充屏蔽；以及 磁场源，其被配置成在不使所述补充屏蔽基本上饱和的情况下使所述电磁屏蔽的至少一部分选择性地基本上饱和，由此，所述磁场源的致动允许基本上更多的所述电磁场穿过所述电磁屏蔽的所述饱和部分，同时，所述补充屏蔽继续包含基本上未被所述磁场源改变的所述电磁屏蔽。
43.权利要求42的系统，其中，所述补充屏蔽和所述电磁屏蔽协作地基本上围绕所述电磁场源，由此，当所述电磁屏蔽未饱和时，所述电磁场基本上被包含在所述补充屏蔽和所述电磁屏蔽内。
44.权利要求43的系统，其中，所述磁场源包括相对于所述电磁屏蔽布置的电磁体，所述电磁体被选择性地激活以选择性地生成具有使所述电磁屏蔽的至少一部分基本上饱和的足够强度的磁场。
45.权利要求42的系统，其中，所述磁场源与所述电磁屏蔽分离并且可以可去除地邻近于所述电磁屏蔽放置。
46.权利要求45的系统，其中，所述磁场源由远程设备承载，由此，所述远程设备邻近于所述电磁屏蔽的放置将所述磁场源定位成使所述电磁屏蔽的至少一部分饱和并将所述电磁场接收机定位成接收穿过所述电磁屏蔽的所述饱和部分的所述电磁场。
47.权利要求46的系统，其中，所述磁场源包括永磁体。
48.权利要求46的系统，其中，所述磁场源包括电磁体。
49.权利要求43的系统，其中，所述电磁屏蔽由柔性复合铁氧体制造。
50.权利要求43的系统，其中，所述电磁屏蔽由具有磁导率曲线的软磁材料制造，所述磁导率曲线具有高磁导率的第一区域、低磁导率的第二区域和在所述第一区域与所述第二区域之间的过渡区域，所述磁场源具有被选择为使所述电磁屏蔽从所述第一区域过渡至所述第二区域的场强。
51.权利要求43的系统，其`中，所述磁场源包括以邻近于所述电磁屏蔽的图案布置的多个电磁体，每个所述电磁体选择性地可操作成选择性地生成磁场，所述磁场具有使所述电磁屏蔽的相邻部分基本上饱和的足够强度，由此可以单独地对所述电磁体进行致动以选择性地产生通过所述屏蔽的区域化孔。
52.权利要求43的系统，其中，所述电磁场发生器包括多个初级设备；以及 其中，所述磁场源包括多个电磁体，所述电磁体中的每一个与所述初级设备中的一个唯一地相关联，由此，启用所述电磁体中的一个生成孔，所述孔通过邻近于所述初级设备中的对应的一个的所述电磁屏蔽，从而选择性地增加所述对应初级设备与远程设备之间的耦合效率。
53.权利要求13的系统，其中，所述传输表面具有同时地接收多个所述远程设备的足够尺寸，所述电磁场发生器能够向置于所述传输表面上的任何地方的电磁远程设备输送所述电磁场，所述磁场发生器能够仅使所述电磁屏蔽的一部分饱和。
54.—种电磁接收系统,包括: 电磁接收机，其被配置成接收由外部电磁场源生成的电磁场； 基本上围绕所述接收机的屏蔽，所述屏蔽具有基本上降低所述电磁接收机与外部电磁场源之间的耦合效率的足够磁导率；以及 其中，所述屏蔽的至少第一部分由具有磁导率曲线的软磁材料制造，所述磁导率曲线具有高磁导率的第一区域、低磁导率的第二区域和在所述第一区域与所述第二区域之间的过渡区域，所述材料通过适当强度的DC磁场容易地从所述第一区域过渡至所述第二区域。
55.权利要求54的系统，其中，所述屏蔽包括第二部分，所述第二部分由能够在处于适当强度的DC磁场中以使所述第一部分基本上饱和时保持不饱和的材料制造。
56.权利要求55的系统,还包括电磁体,所述电磁体能够选择性地生成具有在基本上不使所述屏蔽的所述第二部分饱和的情况下使所述屏蔽的所述第一部分的至少一个区域基本上饱和的足够强度的DC磁场。
57.权利要求55的系统,还包括多个可单独操作的电磁体,所述电磁体中的每一个能够选择性地生成具有在基本上不使所述屏蔽的所述第二部分饱和的情况下使所述屏蔽的所述第一部分的相邻区基本上域饱和的足够强度的DC磁场。
58.权利要求55的系统，其中，所述电磁屏蔽的所述第一部分由柔性复合铁氧体制造。
59.权利要求55的系统，其中，所述电磁接收机能够从外部电磁场接收无线功率；以及 还包括能够由所述无线功率供电的电负载。
60.权利要求55的系统，其中，所述电磁接收机能够从外部电磁场接收无线通信；以及 还包括能够利用所述无线通信的电负载。
61.权利要求55的系统，其中，所述电磁接收机能够从外部电磁场接收无线功率和无线通信；以及 还包括能够由所述无线功率供电且能够利用所述无线通信的电负载。
62.—种用于电磁场路径的开关,包括； 电磁场发生器，其能够选择性地生成电磁场； 电磁场接收机，其邻近于所述电磁场发生器布置； 电磁屏蔽，其被置于所述发生器与所述接收机之间；以及 接近于所述电磁屏蔽布置的选择性磁场源，所述磁场源能够选择性地生成具有使所述电磁屏蔽的至少一部分在饱和状态与不饱和状态之间过渡的足够强度的磁场，所述饱和状态的特征在于与所述不饱和状态相比，所述饱和状态允许所述电磁场发生器与所述电磁场接收机之间的基本上更大的耦合。
63.权利要求62的开关，其中，所述磁场源是电磁体。
64.权利要求63的开关，其中，所述电磁场发生器包括初级设备和用于向所述初级设备供应功率的电路，使得所述初级设备生成时变电磁场。
65.权利要求64的开关，其中，所述电磁场接收机包括次级设备。
66.权利要求65的开关，其中，所述电磁屏蔽由具有磁导率曲线的材料制造，所述磁导率曲线具有高磁导率的第一区域、低磁导率的第二区域和所述第一区域与所述第二区域之间的过渡区域，所述选择性磁场源选择性地可操作成产生具有被选择为使所述电磁屏蔽从所述第一区域过渡至所述第二区域的场强的磁场。
67.权利要求66的开关，其中，所述材料是软磁材料。
68.权利要求65的开关，其中，所述电磁屏蔽材料由充当磁导以在处于所述不饱和状态时使所述电磁场的相当一部分返回至所述电磁场发生器的材料制造。
69.一种选择性屏蔽的方法，包括步骤: 提供电磁场发生器； 提供能够在饱和状态与不饱和状态之间选择性地过渡的电磁屏蔽； 提供DC磁场源，其能够产生具有促使电磁屏蔽的一部分从不饱和状态过渡至饱和状态的足够强度的DC磁场； 将屏蔽定位于电磁场发生器与电磁场接收机之间； 操作电磁场发生器以产生电磁场；以及 利用DC磁场发生器使得所述屏蔽的至少一部分选择性地饱和，以选择性地促使电磁屏蔽的至少一部分过渡至饱和状态，由此，与处于不饱和状态相比，处于饱和状态的屏蔽允许电磁场的基本上更大部分到达电磁接收机。
70.权利要求69的方法，其中，所述选择性地饱和步骤还被定义为将永磁体邻近于所述屏蔽定位。
71.权利要求69的方法，其中，所述选择性地饱和步骤还被定义为操作接近于所述屏蔽定位的电磁体以生成DC磁场。
72.权利要求69的方法，其中，所述定位步骤还被定义为将所述屏蔽定位于电磁场发生器与传输表面之间；以及 还包括将远程设备放置在传输表面上的步骤，所述远程设备包括电磁接收机。
73.权利要求69的方法，其中，所述DC磁场源是永磁体；以及 所述选择性地饱和的步骤包括将永磁体邻近于所述屏蔽放置。
74.权利要求73的方法，其中，所述永磁体由远程设备承载；以及 所述选择性地饱和的步骤包括将远程设备邻近于所述屏蔽放置。
75.权利要求69的方法，其中，所述电磁场发生器是多个初级设备；以及` 所述操作电磁场发生器的步骤包括操作所述多个初级设备中的至少一个。
76.权利要求75的方法，其中，所述选择性地饱和步骤还被定义为使接近于所述至少一个操作初级设备的区域中的屏蔽饱和。
77.权利要求69的方法，其中，所述操作步骤包括操作电磁场发生器来产生电磁场以无线地传输功率。
78.权利要求69的方法，其中，所述操作步骤包括操作电磁场发生器来产生电磁场以无线地传输通信。
79.权利要求69的方法，其中，所述操作步骤包括操作电磁场发生器来产生电磁场以无线地传输功率和无线地传输通信。
80.权利要求69的方法，还包括由具有磁导率曲线的软磁材料来制造所述屏蔽的步骤，所述磁导率曲线具有高磁导率的第一区域、低磁导率的第二区域和在所述第一区域与所述第二区域之间的过渡区域；以及 其中，所述DC磁场源具有被选择为使电磁屏蔽从第一区域过渡至第二区域的场强。
81.权利要求80的方法，其中，所述软磁材料是柔性复合铁氧体。
82.权利要求69的方法，还包括选择性地改变由DC磁场源生成的DC磁场的强度以选择性地改变电磁屏蔽的饱和度的步骤。
83.—种无线功率传输系统,包括: 无线电源，其具有能够生成电磁场的电磁场源，所述无线电源具有功率传输表面； 电磁屏蔽，其在所述电磁场源与所述功率传输表面之间邻近于所述电磁场源布置，所述电磁屏蔽具有防止所述电磁场的显著部分从所述电磁场源穿过至所述功率传输表面的足够磁导率；以及多个远程设备，其与无线电源分离，并且能够被选择性地放置在所述功率传输表面上，所述远程设备中的每一个包括磁场源，其可操作成使所述电磁屏蔽的至少一个区域基本上饱和，使得所述电磁场的基本上更大部分能够通过所述饱和区域从所述电磁场源至所述远程设备穿过所述电磁屏蔽。
84.权利要求83的系统，其中，所述磁场源是可变强度磁场源。
85.权利要求83的系统，其中，所述磁场源是具有可调整强度的电磁体。
86.权利要求85的系统，其中，所述远程设备中的每一个包括接收功率传感器和用于根据所述接收功率传感器的输出来调整所述强度的磁场强度控制系统。
87.权利要求86的系统，其中，所述接收功率传感器包括电流传感器和电压传感器中的至少一个。
88.权利要求87的系统，其中，所述磁场强度控制系统包括被耦合到所述电磁体的受控电流源。
89.权利要求88的系 统，其中，所述磁场强度控制系统被操作耦合到所述受控电流源，以根据所述接收功率传感器和期望的接收功率来控制所述受控电流源的输出水平。
90.权利要求83的系统，其中，所述远程设备中的每一个包括用于向所述无线电源传送功率要求的通信电路；以及 其中，所述无线电源包括通信电路以从所述远程设备和功率输出控制器中的每一个接收所述功率要求，以根据来自所述远程设备中的每一个的所述接收功率要求来控制所述无线电源的输出功率。
91.权利要求83的系统，其中，所述无线电源包括通信电路以从所述远程设备和功率输出控制器接收通信，以根据从所述远程设备接收到的所述通信来控制输出功率。
92.权利要求91的系统，其中，所述磁场源是具有可调整强度的电磁体， 其中，所述远程设备中的至少一个被配置成当所述电磁体处于全强度且所述远程设备未正接收足够的功率时向所述无线电源发送通信。
93.权利要求83的系统，其中，所述传输表面能够同时地接收多个远程设备，由此，所述无线电源能够向所述远程设备中的一个以上同时地无线传输功率；以及 其中，所述磁场源是具有可变强度的磁场源，所述远程设备中的每一个包括接收功率传感器和用于根据所述接收功率传感器的输出来调整所述强度的磁场强度控制系统，由此，所述远程设备中的每一个能够单独地控制从所述无线电源接收到的功率的量。
全文摘要
一种具有电磁屏蔽材料和用于在屏蔽中选择性地生成孔的机构的选择性可控电磁屏蔽。用于在屏蔽中选择性地生成孔的机构可以是生成具有使屏蔽材料的全部或一部分基本上饱和的足够强度的磁场的磁场源。例如，可以使用永磁体或DC电磁体来使屏蔽选择性地饱和。在其未饱和状态下，磁屏蔽具有高磁导率，使得其将大部分电磁场吸引到自身中并充当用于磁场的通量路径。实际上，该屏蔽指引大部分磁场的流过屏蔽，使得从屏蔽的一侧传递至另一侧的场的量显著减少。一旦饱和，基本上降低了屏蔽的磁导率，使得磁场线不再以相同的程度被吸引到屏蔽中。结果，一旦饱和，则降低了饱和区域中的屏蔽的有效性，并且基本上更大量的电磁场可以流过被磁体饱和的区域中的屏蔽或在其周围流动。
文档编号H05K9/00GK103109591SQ201180046316
公开日2013年5月15日 申请日期2011年9月23日 优先权日2010年9月26日
发明者D.W.巴曼, W.T.小斯托纳, J.K.施万内克, K.J.特纳, B.C.梅斯 申请人:捷通国际有限公司